计算机控制技术与应用第2版刘国荣梁景凯第04章课件教学.pptVIP

第四章 计算机控制系统常用的控制规律 第一节 PID控制 第二节 串级控制 第三节 前馈控制 第四节 史密斯（Smith）预估控制 第五节 比值控制 第六节 模糊控制 第二节 串级控制 串级控制系统的通用方框图： 情况一：干扰来自燃料油流量的变化 情况三：一次干扰和二次干扰同时存在 串级控制系统的设计 串级控制系统的参数整定 4、前馈--串级控制系统 当生产过程受到多个变化频繁而剧烈的扰动影响，对生产过程被控参数的控制精度和稳定性要求又较高，此时可考虑采用前馈-串级控制系统 第四节 史密斯(Smith)预估控制 一、Smith预估控制的基本原理 二、Smith预估控制算法 三、数字Smith预估控制系统 第五节 比值控制 1.单闭环比值控制系统 2.双闭环比值控制系统 3.变比值控制系统 单闭环比值控制系统 单闭环比值控制系统是为了克服开环比值系统存在的不足，在开环比值控制系统的基础上，增加一个从动量的闭环控制系统。 即实现从动量跟随主动量变化而变化，又可克服从动量本身干扰对比值的影响。 变比值控制系统 有的系统要求比值不是定值，而是在一定条件或随着某一个参数而变化的。 这种以第三参数为主参数（质量指标）和以主从动量之比为副参数所组成的串级控制系统称为变比值控制系统。 第六节 模糊控制一、模糊控制的数学基础 模糊集合：一般而言，在不同程度上具有某种特定属性的所有元素的总和，用 表示。 隶属函数：用于描述模糊集合，并在[0，1]闭区间连续取值的特征函数，用 表示。 模糊集合的表示方法 隶属度数学定义： 设给定论域U， 为U到[0，1]闭区间的任一映射， 都可确定U的一个模糊集合 ， 称为模糊集合的隶属函数。 ， 称为元素x对 的隶属度，即 x隶属于 的程度。 有限论域 ：论域U ，则U上的模糊集合可表示为 无限论域: 模糊集合的运算 空集 等集 子集 并集 交集 补集 模糊集运算的基本性质 与普通集合一样，模糊集满足幂等律、交换律、吸收律、分配律、结合律、摩根定理等，但是，互补律不成立，即 模糊关系 (1)关系的概念 若R为由集合X到集合Y的普通关系，则对任意X，Y都只能有以下两种情况： x与y有某种关系，即xRy； x与y无某种关系，即x y。 (2)直积集 由X到Y的关系R，也可用序偶(x,y) 来表示，所有有关系R的序偶可以构成一个R集。 在集X与集Y中各取出一元素排成序对，所有这样序对的全体所组成的集合叫做X和Y的直积集{也称笛卡尔乘积集)，记为 模糊关系：两组事物之间的关系不宜用“有”或“无”作肯定或否定回答，而是由隶属函数 代表序偶(x,y)具有关系R的程度。 模糊推理 if A then B else C If A and B then C 模糊控制器设计 模糊控制器的结构设计 模糊规则的选择和模糊推理 清晰化 模糊控制器论域及比例因子的确定 编写模糊控制器的算法程序 模糊控制器论域及比例因子的确定 模糊控制器的算法程序 模糊控制器原理 隶度函数图 2．知识库 知识库由数据库和规则库两部分组成。 模糊规则：if E=NB or NM and EC=NB or NM then U=PB 4．清晰化接口 由于被控对象每次只能接收一个精确的控制量，无法接收模糊控制量，因此必须经过清晰化接口将其转换成精确量，这一过程又称为模糊判决，也称为去模糊。 (1)最大隶属度方法： 若对应的模糊推理的模糊集C中，元素 满足： 则取u*作为控制量的精确值。 (2)加权平均法 ： (3)中位数判决法 ：将隶属函数曲线与横坐标所围成的面积平均分成两部分，以分界点所对应的论域元素 作为判决输出。 设模糊推理的输出为模糊量 ，若存在u*，并且使 则取u*为控制量的精确值。 第三节 前馈控制 一、前馈控制的基本原理 1、问题的提出 包括单回路、串级控制系统在内的系统都是反馈闭环控制系统 其特点是：当被控过程受到扰动后，须等到被控参数出现偏差 时，控制器才动作，以补偿扰动对被控参数的影响， 算是一种“事后”补偿。 被控参数正是因为有扰动才产生偏差，若能在扰动出现时就进行 控制，而并非是在偏差发生后再进行控制，这样的控制方案一定 可以更有效